JP5812356B2 - 自動車のマルチクラッチトランスミッション - Google Patents

Description

本発明は、特に、高重量のオンロード及びオフロード車両の自動車変速機、具体的には、独立請求項の前文に記載のデュアルクラッチ及びマルチクラッチトランスミッションに関する。

デュアルクラッチトランスミッションは、ギヤシフトで動力切断する従来の多段変速機と、動力切断しないパワーシフト式遊星歯車変速機との間のハイブリッド体である。原則として、デュアルクラッチトランスミッションは、２つの入力軸を有し、摩擦クラッチ及びエンジンの出力に接続可能である。機能的には、従来の平行な２つの変速機、すなわち、２つの平行な副変速機と同等であり、動力伝達する際に一度に１つずつ用いる。当分使用されていない、すなわちアイドリング状態の副変速機は、次にシフトされるために事前選択され、噛合って待機しているギヤを有する。シフトは、用いていた副変速機の摩擦クラッチを切り離すのと、アイドリング状態であった副変速機を噛合わせるのを同時に行うことによって実施される。

適切に設計されれば、デュアルクラッチトランスミッションは、生産コストをあまりかけず、低いエネルギー損失で、パワーシフトを達成する可能性を有する。これは、回転部品、すなわち、歯車、シャフト及びツースクラッチが、従来の多段変速機のものと類似しているためである。これにより、さらに、同じ生産設備の使用が可能になる。従って、従来の多段変速機に用いていたのと同じ施設内でデュアルクラッチトランスミッションを生産することは理にかなっている。

デュアルクラッチトランスミッションは、２つの個別の副軸を有し、各入力軸に１つずつ接続される。一例として特許文献１がある。これらの副軸により、変速機が従来の多段変速機より相当幅広になる。そのため、変速機を車両に設置する上で問題が生じうる。しかし、デュアルクラッチトランスミッションの設計の中には、例えば、特許文献２及び特許文献３に記載されているように、１つの副軸しかないものもある。そこにルーズ歯車を回転可能に配置して、これらの歯車を、機械的ツースクラッチによって、互いに、また副軸にも回転可能に接続できる。ある意味、あたかも第２副軸が第１副軸と同軸に配置されているかのように見えるであろう。その結果、非常にコンパクトなパワーシフト式デュアルクラッチトランスミッションが達成され、対応する従来の多段変速機より幅が狭い。

通常、デュアルクラッチトランスミッションでは、ツースクラッチを噛合わせたり、噛合いを外したりすることにより、現在アイドリング状態の副変速機でギヤを事前選択する。円滑かつ持続可能な操作のために、ツースクラッチによって噛合わせる部品が同期すること、すなわちこれらの部品が、ほぼ同じ回転速度を有することが必要である。そうでないと、クラッチの歯がぶつかり合い、歯の摩耗、若しくは破損及び騒音を引き起こしかねない。従って、噛合わせる部品を同期するために、様々な種類の装置及び設計が用いられている。これはまた、各ギヤシフトで動力切断がある従来の多段変速機の場合にも言えることである。しかし、大きな違いが１つある。それは、動力切断時に、噛合わせる部品を同期するために、エンジン回転数を制御できる点である。これは、重量トラック及びバスに共通の、自動機械式変速機（ＡＭＴ）に用いられている方法である。動力切断のないデュアルクラッチトランスミッションでは不可能である。代わりに、何らかの同期装置が必要になる。分かり易い解決策は、例えば、特許文献４に記載のように、変速機におけるすべてのツースクラッチを同期装置として設計する、すなわち、同期クラッチ要素を備えることである。しかし、これは高いコスト及び動力損失を伴う。

基本的に、必要となるのは２つの同期装置だけである。１つは、第１副変速機の速度を第２副変速機より高くできる装置であり、もう１つは、第１副変速機の速度を第２副変速機より低くできる装置である。該装置は、第1副変速機がアイドリング状態で、第２副変速機が作動状態であるとき、並びに第１副変速機が作動状態で、第２変速機がアイドリング状態のときに動作する。この装置を、中央同期ユニットと呼ぶ。分かり易い例が、特許文献５に示されている。

デュアルクラッチトランスミッションにおける中央同期ユニットは、非常に単純な設計である。しかし、通常、動力切断のないシフトが、連続したギヤ間でのみ実施されることを要する。さらに、連続したギヤ同士の速度比の間隔はほぼ等しくなければならない。例えば特許文献４に記載のように、オンロード及びオフロード用重量車両の場合、レンジセクションと組み合わせているが、これはもっともである。特許文献１において、中央同期ユニット３０は、動力伝達に用いられる歯車１３を利用する。このとき、同期機能に必要なのはさらに３つの歯車３２、３３及び３９のみである。これらの歯車は、同期時に荷重を支持するだけで良いため、動力伝達歯車よりその幅を相当小さくできる。従って、中央同期化ユニットは、特に軸方向の長さについては非常にコンパクトにすることができ、さらに費用効率を高くできる。

同期クラッチ要素が一切ないツースクラッチを、非同期ツースクラッチと呼ぶ。非同期ツースクラッチを備える変速機には特別な注意が必要である。エンジンが作動中で、車両が停止している場合を考慮できる。変速機の出力に、従って駆動輪に駆動可能に接続されるシャフト及び歯車は回転しない。変速機の他の部品は、例えばパワーテイクオフユニットを駆動するために、エンジンと駆動可能に連動しているため、回転する。このとき、車両を駆動させようとすると、エンジンとパワーテイクオフユニットを切り離して、スタートオフギヤを変速機で噛合わせる必要がある。スタートオフギヤに対応するツースクラッチが非同期であれば、回転部品の速度が十分低くなるまで、スタートオフギヤを噛合わせることはできない。従って、特別な手段がなければ、それに数秒かかる可能性があり、ほとんど許容不可能である。そのため、非同期ツースクラッチを含む変速機は、回転部品の速度を選択的に下げることができる軸ブレーキを備えていることが多い。このような例については、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４を参照でき、デュアルクラッチトランスミッションについては特許文献１５を参照されたい。軸ブレーキは、通常、駆動可能に接続されたシャフト又は歯車に作用する。

デュアルクラッチトランスミッションでは、車両が停止しているとき、回転部品の速度を下げるために、２つの軸ブレーキを各副変速機について１つずつ用いることができるが、コストは増加する。

中央同期ユニットに伴う制約は、連続したギヤ間のシフトのみを可能にすることである。例えば、急な下り坂条件において低速から急加速する際に、いくつかの多段ギヤシフトを実施できれば、有利であろう。

米国特許第４，８７６，９０７号明細書 独国特許発明第９２３４０２号明細書 独国特許出願公開第３１３１１５６号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１８８３４２号明細書 英国特許第２１１０３２４号明細書 米国特許第３，３０９，９３４号明細書 独国特許出願公開第１９６５２９１６号明細書 米国特許第５，９８８，３４４号明細書 米国特許出願公開第２００３／０１６８３００号明細書 国際公開第２００４／０６９６２１号 米国特許第７，０００，７４８号明細書 スウェーデン国特許第５２７２６７号明細書（ＳＥ５２７２６７Ｃ２） 国際公開第２００８／０９４１２２号 国際公開第２００８／１０５７２８号 独国特許出願公開第３７３９８９８号明細書 米国特許第６，９５８，０２８号明細書 米国特許第５，３４７，８７９号明細書 米国特許第４，７７７，８３７号明細書 独国特許発明第４２２６５７７号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１９０２２８号明細書

従って、本発明の第１の目的は、改善されたマルチクラッチトランスミッションであって、ｉ）車両が停止しているときのギヤの噛合わせと、ｉｉ）多段パワーシフトとを促進する手段が付与されると共に、ｉｉｉ）コンパクトであり、ｉｖ）強力で、ｖ）費用効率が高く、ｖｉ）作動していないときの動力損失が低い、マルチクラッチトランスミッションを提供することである。これは、冒頭に記載したマルチクラッチトランスミッションによって達成され、その特徴は請求項１に定義される。

本発明の装置は、少なくとも１つの原動機を備える自動車のマルチクラッチトランスミッションであり、
マルチクラッチトランスミッションは、原動機に駆動可能に接続された摩擦クラッチと、出力軸と、摩擦クラッチに接続された入力軸、入力軸の少なくとも１つに平行な副軸、歯車及びツースクラッチを備える主変速機とを含み、
摩擦クラッチの第１クラッチとツースクラッチの第１サブセットが、原動機と出力軸との間の第１ギヤセットに動力を伝達させるために、選択的に噛合うように設計されており、また、摩擦クラッチの第２クラッチとツースクラッチの第２サブセットが、原動機と出力軸との間の第２ギヤセットに動力を伝達させるために、選択的に噛合うように設計されており、
主変速機が、第２ギヤセットの１つのギヤに動力を伝達して、第１摩擦クラッチを切り離すと共に、事前選択された第１ギヤセットの１ギヤを有し、事前選択された第１ギヤセットの別のギヤを有するように変更し、
マルチクラッチトランスミッションが、原動機と出力軸との間の動力伝達を切断することなく、第２ギヤセットの１ギヤから、第１ギヤセットの事前選択された１ギヤにシフトできるように設計されており、
軸ブレーキユニットが、入力軸の１つの回転速度を下げる傾向があるトルクを及ぼすために、選択的に作動状態となるように設計され、中央同期ユニットが、入力軸の第１軸を入力軸の第２軸より速く、又は遅く回転させるために、選択的に作動状態となるように設計されていることを特徴とする、マルチクラッチトランスミッション。

本発明の別の実施形態において、軸ブレーキユニット及び中央同期ユニットはさらに、出力軸が回転していないとき、ツースクラッチの噛合わせの前に、主変速機における回転部品の速度を下げるために、同時に作動状態になるように設計されている。

本発明のさらに別の実施形態では、軸ブレーキユニットは、副軸と、入力軸の１つを、歯車の２つによって制動するように設計された副軸ブレーキユニットであり、歯車の一方は、副軸に回転可能に取り付けられ、また歯車の他方は、入力軸の１つに回転可能に取り付けられており、これら２つの歯車は噛合う。

本発明の別の実施形態では、軸ブレーキユニットは、入力軸ブレーキユニットであり、入力軸ブレーキユニットは、入力軸に回転可能に取り付けられた、又は入力軸と一体化した第１要素と、マルチクラッチトランスミッションハウジングに取り付けられた、又はハウジングと一体化した第２要素との相互作用を制動することにより、入力軸の１つを直接制動するように設計されている。

本発明のまた別の実施形態では、入力軸ブレーキユニットは、多段パワーシフトを実施するとき用いられるように設計されている。

本発明のさらに別の実施形態では、主変速機は、ローギヤ（第２ギヤセットの１ギヤである）から、より高速のギヤ（入力軸の第１ギヤセットの１ギヤである）への多段パワーシフトを実施するように設計され、入力軸ブレーキは制動を実施するように設計され、また、より高速のギヤを噛合わせることができるように、入力軸ブレーキは、入力軸の回転速度を、第１ギヤセットの事前選択されるギヤに対応するレベルに下げるように設計されている。

前述した実施形態の別の実施形態では、入力軸ブレーキは、入力軸の回転速度を主軸の回転速度まで下げるように設計されており、入力軸は、第１ギヤセットにおけるツースクラッチの１つによって主軸に駆動可能に直接接続されるように配置されている。

前述した最後の４つの実施形態の別の実施形態では、第１要素は入力軸同期歯車であり、第２要素はブレーキパッドである。

前述した最初の実施形態のさらに別の実施形態では、軸ブレーキユニットは、多段パワーシフトを促進するために、第２ギヤセットの１速ギヤに動力を伝達しながら、第１ギヤセットの３速ギヤの事前選択の前に作動状態となるように設計されている。

前述した実施形態のさらに別の実施形態では、速度比が、第１ギヤセットの３速ギヤの速度比と、第２ギヤセットの１速ギヤの速度比との中間である、第１ギヤセットの２速ギヤがあり、多段パワーシフトが実施されるとき第１ギヤセットの２速ギヤは飛ばされる。

前述した実施形態の別の実施形態では、歯車の１つは、第１ギヤセットの１ギヤ及び第２ギヤセットの１ギヤに動力を伝達し、歯車の１つを介して第１ギヤセットの３速ギヤ及び第２ギヤセットの１速ギヤにゼロ動力を伝達する。

前述した最後の３つの実施形態のさらに別の実施形態では、歯車の２つが噛合い、第１ギヤセットのローギヤ及び第２ギヤセットのローギヤに動力を伝達するが、第１ギヤセットのローギヤの減速比は、第２ギヤセットのローギヤの減速比より大きい。

本発明の別の実施形態では、中央同期ユニットは、入力軸の第１軸を、入力軸の第２軸より、２段未満速い又は遅い速度に対応して回転させるために、選択的に作動状態にするよう設計される。

本発明のさらに別の実施形態では、マルチクラッチトランスミッションは、デュアルクラッチトランスミッションである。

本発明のさらに有利な実施形態は、請求項１に続く従属項から明らかになるであろう。

本発明は、添付の図面を参照しながら、以下にさらに詳しく説明する。これらの図面は、例示するために、本発明の好ましい実施形態、さらに技術的背景を示すものである。

本発明の一実施形態による、多段自動機械式デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）を概略的に示す図である。 本発明の別の実施形態による、多段自動機械式デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）を概略的に示す図である。 図２の軸ブレーキの詳細を概略的に示す図である。 図２の軸ブレーキの詳細を概略的に示す図である。 図２の軸ブレーキの詳細を概略的に示す図である。

図１は、デュアルクラッチトランスミッション１００の縦断面図を概略的に示す図である。トランスミッション１００は、２つのハウジング部分、すなわちクラッチハウジング１０１と主ハウジング１０２（又はマルチクラッチトランスミッションハウジング）を備える。クラッチハウジング１０１には、デュアル摩擦クラッチ１１０が配置され、これは、フライホイール１１１、そこにボルト締めされたねじりダンパー１１６、クラッチ入力軸１１８、並びに第１クラッチディスクセット１１３及び第２クラッチディスクセット１１４を有するデュアルクラッチアセンブリ１１２を含む。また、デュアル摩擦クラッチ１１０を制御するアクチュエータ装置（図示なし）もある。フライホイール１１１は、エンジンクランク軸（図示なし）に取り付けられている。

主変速機１２０が主ハウジング１０２内に配置される。２つの入力軸、すなわち第１入力軸１２１と第２入力軸１２２がある。第１入力軸１２１は、第１クラッチディスクセット１１３によって回転可能に駆動する。同様に、第２入力軸１２２は、第２クラッチディスクセット１１４によって回転可能に駆動する。

第１一次歯車歯１３２は、第１入力軸１２１と一体である。第２一次歯車歯１３０は、第２入力軸１２２と一体である。主軸１２４は、入力軸１２１及び１２２と同軸である。副軸１２３はこれらと平行である。第２入力軸１２２は、入力軸ベアリング１２５によって、クラッチハウジング１０１内に支持される。主軸１２４と、第１入力軸１２１及び第２入力軸１２２との間に、４つのパイロットベアリング１２９が配置される。主軸１２４は、主軸ベアリング１２８によって主ハウジング内に支持される。従って、主軸及び入力軸の完全だが過剰に拘束しない支持が達成される。

主軸１２４は、３つのルーズ歯車、すなわち第２二次ルーズ歯車１３４、第１二次ルーズ歯車１３６及びリバース二次ルーズ歯車１９１を支持する。第１二次ルーズ歯車１３６及びリバース二次ルーズ歯車１９１は、第１／リバースツースクラッチ１４１によって、主軸１２４に回転可能にロックされる。また、第２二次ルーズ歯車１３４は、第２ツースクラッチ１４２によって、主軸１２４に回転可能にロックされる。最終的に、主軸１２４は、直接ツースクラッチ１４０によって第１入力軸１２１に回転可能にロックされる。

副軸１２３に、第２一次歯車１３１が回転可能に取り付けられる。これは、第２入力軸１２２の第２一次歯車１３０と噛合う。一次副軸ルーズ歯車１３３は、第１入力軸１２１の第１一次歯車１３２と噛合う。二次副軸ルーズ歯車１３５は、主軸１２４の第２二次歯車１３４と噛合う。さらに、副軸１２３と一体である第１二次歯車１３７は、主軸１２４の第１二次ルーズ歯車１３６と噛合う。最後に、リバース二次歯車１９２は、副軸１２３と一体であり、リバースアイドラ歯車１９３を介してリバース二次ルーズ歯車１９１と駆動可能に接続される。一次副軸ルーズ歯車１３３は、選択的に、第１副軸ツースクラッチ１４８によって二次副軸ルーズ歯車１３５に回転可能にロックされる。二次副軸ルーズ歯車１３５は、選択的に、第２副軸ツースクラッチ１４９によって副軸１２３に回転可能にロックされる。

出力軸１７１は主軸１２４と一体である。そこにコンパニオンフランジ１７３が回転可能に取り付けられており、これは、プロペラシャフト（図示なし）とのインターフェースである。

自動又は半自動ギヤシフトは、ギヤシフト制御ユニット１５０によって実施される。このギヤシフト制御ユニット１５０は、ギヤシフト制御装置ハウジング１５５、直接シフトフォーク１５３、第２シフトフォーク１５２及び第１／リバースシフトフォーク１５１を含む。直接シフトフォーク１５３は、直接ツースクラッチ１４０を制御する。第２シフトフォーク１５２は、二次ツースクラッチ１４２を制御し、また、第１／リバースシフトフォーク１５１は、第１リバースツースクラッチ１４１を制御する。

ギヤシフト制御ユニット１５０については、本明細書で詳細には説明しない。その構造部分であるギヤシフト制御装置ハウジング１５５は、鋳造ブランクから機械加工してもよく、主ハウジング１０２にボルト締めされる。ハウジング内に、マイクロコントローラ、センサ、弁、及びアクチュエータを配置してもよい。シフトフォーク１５１、１５２及び１５３は、アクチュエータに接続されたシフトロッドによって支持される。その他の構成も可能であり、シフトフォーク１５１、１５２及び１５３のいずれかが、ギヤシフト制御ユニット１５０の一部であってもよいし、そうでなくてもよい。さらにまた、ギヤシフト制御ユニット１５０は、トランスミッション１００の様々な位置に配置される異なる部品から構成されるものでもよい。

副軸ツースクラッチ１４８及び１４９は、第１副軸シフトフォーク１５８及び第２シフトフォーク１５９によって制御される。シフトフォーク１５８及び１５９は、概略的に示すように、副軸アクチュエータ１５７により、シフトロッド（図示なし）を介して作動される。

任意のパワーテイクオフ駆動ユニット１７８が、主ハウジング１０２にボルト締めされ、副軸１２３に回転可能に接続される。パワーテイクオフ駆動ユニット１７８は、例えば、ポンプ、コンプレッサー及び電気機械（図示なし）を駆動する。これについて詳細には説明しないが、当業者には容易に理解されるように、ハウジング部品、ベアリング、シャフト、クラッチ、並びに噛合い及び解除のための制御部品、歯車装置、並びに出力フランジを含みうる。

本発明によれば、軸ブレーキ１６０が、デュアルクラッチトランスミッション１００の入力軸又は副軸の１つの回転速度を落とすように設置され、中央同期ユニット１８０が、デュアルクラッチトランスミッション１００内に配置される。

副軸を制動する軸ブレーキを図１に開示する。概略的に示すように、副軸ブレーキ１６０が、副軸１２３の左端とクラッチハウジング１０１との間に配置される。副軸ブレーキ１６０は、副軸１２３の回転速度を選択的に下げることができるが、これは、ツースクラッチの高速噛合いに不可欠である。

中央同期ユニット１８０が、第２一次歯車１３１、第２入力軸１２２、第１入力軸１２１、及び一次副軸ルーズ歯車１３３の間に位置する。中央同期ユニット１８０は、入力軸同期歯車１８１、副軸同期ルーズ歯車１８２、副軸同期ツインコーン１８３、及び一次副軸ルーズ歯車１３３の内側円錐面１３３ｃを含む。入力軸同期歯車１８１は、第１入力軸１２１に回転可能に取り付けられている。副軸同期ルーズ歯車１８２は、副軸１２３に回転可能に設けられている。副軸同期ツインコーン１８３は、副軸１２３に回転可能に、さらに副軸上で軸方向に運動可能に取り付けられる。

副軸同期ツインコーン１８３の軸方向移動によって、その外側円錐面のいずれかが、副軸同期ルーズ歯車１８２又は一次副軸ルーズ歯車１３３の内側円錐面と噛合う。このとき、摩擦トルクが発生するが、トルクは、接触する円錐面同士の相対速度を低下させる傾向がある。

入力軸同期歯車１８１は、第２一次歯車歯１３０（第２入力軸１２２の）より大きいピッチ円直径を有し、第２一次歯車歯１３０のピッチ円直径は、第１入力軸１２１の第１一次歯車歯１３２のピッチ円直径より大きい。相応して、ピッチ円直径は、第２一次歯車１３１及び一次副軸ルーズ歯車１３３より、副軸同期ルーズ歯車１８２の方が小さい。従って、図１において、副軸同期ツインコーン１８３を右側へと軸方向に移動することによって、一次副軸ルーズ歯車１３３の回転速度を、副軸１２３の回転速度と等しくすることができる。このとき、第１入力軸１２１の回転速度は、第１一次歯車歯１３２のピッチ円直径が小さいために、第２入力軸１２２の回転速度より大きくなる。同様に、副軸同期ツインコーン１８３を左側へと軸方向に移動することによって、副軸同期ルーズ歯車１８２及び副軸１２３の回転速度を等しくすることができる。そうすると、第１入力軸１２１は、入力軸同期歯車１８１のピッチ円直径が大きいために、第２入力軸１２２より低速で回転することになる。

前述したように、副軸ブレーキ１６０は、第２入力軸１２２、並びにこれに駆動可能に接続された全部品の回転速度を選択的に下げることができる。本発明の別の実施形態では、これは、中央同期ユニット１８０と組み合わせることができ、入力軸同期歯車１８１が副軸同期ルーズ歯車１８２と噛合うため、第１入力軸１２１も、これに駆動可能に接続された部品と一緒に減速する。従って、ツースクラッチにおける速度差を小さくするために回転部品を減速することによって、例えば、パワーテイクオフ操作後に、停止状態の車両との噛合いを促進する。

主変速機１２０は、６つの前進ギヤを有するが、これにより、連続したギヤ同士のシフトの際に、駆動輪への高い動力伝達が可能になる。動力伝達が切断することなく、相互にシフトできる２つのバックギヤがある。その機能は、特許文献３の図１及び図２で説明されている。ツースクラッチ１４０、１４１、１４２、１４８及び１４９は、噛合いを促進するために、同期部品を備える必要がない。既に説明したように、これによりコスト及び動力損失が軽減される。さらに、ツースクラッチ１４０、１４８及び１４２、１４９は、半径方向の広がりが限定的であるため、同期性能を損なうことなく、軸方向に重なることができる。しかし、中央同期ユニット１８０自体は、最も近い、より高速又は低速ギヤへの連続的な一段階のパワーシフトしか可能にしない。非常にコンパクトな主変速機１２０において、副軸ブレーキ１６０は、残念ながら、多段パワーシフトのギヤの事前選択時に用いることができないことが明らかになる。従って、トランスミッション１００を、動力を切断することなく多段シフトを可能にするように改変できれば有利であろう。好ましくは、こうした改変は、機能及びサイズに関して、トランスミッション１００の魅力的な特徴に与える影響を最小限にすべきである。

図２では、本発明の別の実施形態のトランスミッション２００を示すが、トランスミッションも軸ブレーキ２６０を含み、ブレーキは、図１の実施形態と比較して、デュアルクラッチトランスミッション２００の第１入力軸１２１の回転速度を直接下げるように設計される。中央同期ユニット２８０は、図１と同様の方法で、デュアルクラッチトランスミッション２００に配置される。図２の部品は、図１の部品と同じであるか、あるいは同じであってよい。これらの部品を同じ符号で示す。対応するが、同じではない部品については、最初の数字（１／２）を除いて同じ数を有する。

従って、入力軸ブレーキ２６０は、副軸ブレーキ１６０に代わって用いられる。入力軸ブレーキ２６０は、ブレーキパッド２６１として概略的に示されており、ブレーキパッドは、改変された中央同期ユニット２８０の改変された入力軸同期歯車２８１（第１入力軸１２１）における嵌め合いブレーキ溝２８１ｇと選択的に接触させることができる。入力軸同期歯車２８１の直径が大きいため、制動トルクが増大する。入力軸ブレーキ２６０は、図示されていないアクチュエータによって作動（又は作動状態に）され、アクチュエータは、改変されたギヤシフト制御ユニット２５０の改変されたギヤシフト制御ハウジング２５５と一体化しているか、又はこれに取り付けられている。その他の構成も可能であり、ブレーキパッド２６１とそのアクチュエータは、例えば、トランスミッションハウジング１０１、１０２に取り付けられたギヤシフト制御ユニット２５０から物理的に分離していてもよい。

入力軸ブレーキ２６０は、第１入力軸１２１、並びにこれに駆動可能に接続された全部品の回転速度を選択的に下げることができる。中央同期ユニット２８０と組み合わせることによって、改変された入力軸同期歯車２８１が副軸同期ルーズ歯車１８２と噛合うため、副軸２２３も、これに駆動可能に接続された部品と一緒に減速する。従って、ツースクラッチにおける速度差を小さくするために回転部品を減速することによって、例えば、パワーテイクオフ操作後に、停止状態の車両との噛合いを促進できる。

本発明の別の実施形態によれば、第１入力軸１２１に作用することにより、入力軸ブレーキ２６０を用いて、１つの大きな多段パワーシフト（図示の例では、２速ギヤから５速ギヤへの）時の事前選択を促進することもできる。これをどのようにして実施できるかを説明するために、２速ギヤで動作しているときのトランスミッション２００について考慮する。このとき、第１／リバースツースクラッチ１４１は、図２の左側に噛合い、第１二次ルーズ歯車１３６及び主軸１２４を回転可能にロックする。すると、動力は、第２入力軸１２２の副変速機で、第２一次歯車１３１、副軸２２３、第１二次歯車１３７、第１二次ルーズ歯車１３６、並びに主軸１２４を介して、出力軸１７１に伝達される。第１入力軸１２１の副変速機は、１速ギヤを事前選択する。次いで、第１及び第２副軸ツースクラッチ１４８、１４９が、両方とも噛合う。また、３速ギヤを事前選択することもでき、この場合、第１副軸ツースクラッチ１４８及び第２ツースクラッチ１４２が噛合う。いずれも場合にも、以下の方法で、５速ギヤを事前選択する。初めに、第１副軸ツースクラッチ１４８を切り離す。次に、入力軸ブレーキ２６０を適用して、第１入力軸１２１の回転速度を主軸１２４の回転速度まで減速する。最後に、直接ツースクラッチ１４０を噛合わせる。

第１入力軸１２１の副変速機で５速ギヤが事前選択された場合には、第２クラッチディスクセット１１４の解除と、第１クラッチディスクセット１１３の噛合わせを同時に行うことにより、多段パワーシフトを実施できる。次に、５速ギヤで、動力は、第１入力軸１２１から主軸１２４及び出力軸１７１へと直接導かれる。従って、入力軸ブレーキ２６０を用いて、２速ギヤから５速ギヤへのパワーシフトが可能になる。

図２では、入力軸ブレーキ２６０は、奇数ギヤに対して作動状態の第１入力軸１２１の副変速機に作用する。図１では、副軸ブレーキ１６０は、第２入力軸１２２の副変速機に作用し、これが動力を偶数ギヤに伝達する。入力軸ブレーキ２６０は、動力を切断することなく多段アップシフトのギヤの事前選択に用いることができるが、副軸ブレーキ１６０を用いることはできない。これは、コンパクトな主変速機１２０及び２２０の特徴によるものであり、両方の副変速機のギヤへの動力伝達のために、複数の歯車が用いられる。例えば、二次副軸ルーズ歯車１３５は、１速及び３速ギヤ、並びに４速及び６速ギヤに動力を伝達する。１速ギヤで駆動する場合、この歯車は「使用中」であり、その速度は、４速ギヤの事前選択を促進するために変更することはできない。同様に、３速ギヤが作動状態であるとき、６速ギヤを事前選択することはできない。従って、副軸ブレーキ１６０は、多段パワーシフトのギヤの事前選択に用いることはできない。

しかし、前述したように、２速ギヤで駆動する場合には、入力軸ブレーキ２６０を用いて、５速ギヤを事前選択する。この違いは、以下のように説明できる。２速ギヤの場合、歯車１３０、１３１、１３７及び１３６が動力を伝達している。５速ギヤでは、第１入力軸１２１のクラッチ側末端から直接ツースクラッチ１４０に、歯車１３２だけで、その歯を介してではなく、軸方向に、動力が伝達される。従って、５速及び２速ギヤへと動力を伝達する歯車はない。これにより、第１入力軸１２１の副変速機の速度を調節して、２速ギヤでの駆動中に５速ギヤを事前選択することが可能になる。例えば、特許文献１５に記載されているような増速装置を用いれば、上記と逆のこと、すなわち５速ギヤで駆動中に、２速ギヤを事前選択することも可能である。

従って、軸ブレーキは、第２入力軸１２２（副軸１２３、図１）の副変速機に対する作用から、第１入力軸１２１（図２）へと再配置されている。この再配置によって、多段パワーシフトの事前選択時に入力軸ブレーキ２６０の使用が可能になっている。

図２の実施形態による本発明を特徴付けるのは、以下の特徴を有するデュアルクラッチトランスミッションにおける多段パワーシフトの事前選択時に、軸ブレーキを用いることができることである。
−中央同期ユニットが、隣接するギヤの事前選択を促進する（一段シフト）。
−軸ブレーキが、事前選択されるギヤの副変速機の回転部品に作用する。
−２つの副変速機に、ギヤに動力を伝達する少なくとも１つの歯車がある。
−どの歯車も、事前選択しようとするギヤ及び現在使用中のギヤの両方に動力を伝達しない。

図２に示す主変速機２２０で、噛合う歯車対１３６、１３７は、１速ギヤ及び２速ギヤに動力を伝達する。同様に、噛合う歯車対１３４、１３５は、３速ギヤ及び４速ギヤに動力を伝達する。１速ギヤ及び３速ギヤは、第１入力軸１２１の副変速機の一部である。従って、これらの噛合う歯車対では、より低速のギヤ（最大の減速比を有する）、すなわち１速及び３速ギヤは、それぞれ、入力軸ブレーキ２６０が作用する副変速機の一部である。このとき、多段パワーシフトのために軸ブレーキが補助する事前選択を可能にする条件を再公式化する。すなわち、軸ブレーキは、動力伝達のために噛合う歯車対を用いる、より低速のギヤの副変速機に作用するであろう。次に、軸ブレーキは、噛合う歯車対を用いる、より高速のギヤで駆動するとき、副変速機のより高速のギヤの事前選択を促進する。

図３〜５は、入力軸ブレーキ２６０の実施形態を概略的に示す。ブレーキパッド２６１は、ピストンロッド２６３内にピン２６２で止められている。ピストン２６４をピストンロッド２６３に取り付けて、ブレーキアクチュエータハウジング２６５内に配置する。弁手段（図示なし）が、流体吸込みチャネル２６５ｆを通して加圧流体を選択的に制御することによって、ピストン２６４に作用する。シール手段２６６が、ピストン２６４の上方側を下方から封止している。従って、流体吸込みチャネル２６５ｆを通して、加圧流体を流入させることにより、ピストン２６４、ピストンロッド２６３及びブレーキパッド２６１を下方に押すことができる。次に、ブレーキパッド２６１は、入力軸同期歯車２８１のブレーキ溝２８１ｇと噛合う。摩擦力が発生し、これが第１入力軸１２１の回転速度を下げることになる。ピストン２６４の上方側に対する流体圧力が解放されると、ピストンロッド２６３は、戻しばね２６７によって押し上げられて、ブレーキパッド２６１が、ブレーキ溝２８１ｇから外れる。ピストンロッド２６３は、ベアリング手段２６８によって支持されている。第１入力軸１２１の速度を感知するために、１セットの歯２８１ｔを用いることができる。これに代わるものとして、入力軸同期歯車２８１の通常の歯を用いることもできる。

図５は、図３における「ｖ−ｖ」に沿った断面図を示す。図４は、ブレーキパッド２６１と、ブレーキアクチュエータハウジング２６５の下部の、図５における矢印「ｉｖ」の図を示す。ブレーキアクチュエータハウジング２６５にはくぼみ２６５ｒがある。戻しばね２６７によって押し戻されると、ブレーキパッド２６１がくぼみ２６５ｒによって案内されるが、いずれもピストンロッド２６３の中心、並びにピン２６２を中心に行われる。これは、ブレーキパッド２６１の十分に画定された解除位置及び方向付けをもたらし、ブレーキ溝２８１ｇに対する隙間を確実にする。図５に示すように、ブレーキパッド２６１は、入力軸の周辺方向において非対称であるのが好ましい。これにより、摩擦材料の均一な接触圧力及び摩耗、いわゆる自己倍力作用若しくはサーボ効果による制動作用の増大がもたらされる。エッジ２８１ｅ及び孔２８１ｈが、入力軸１２１、１２２内部からの油の流れを捕捉し、冷却のために、これをブレーキ溝２８１ｇ及びブレーキパッド２６１に向ける。

従って、入力軸ブレーキ２６０を用いて、ｉ）車両が停止しているとき、ギヤの噛合いを促進し（中央同期ユニット２８０と一緒に）、また、ｉｉ）多段パワーシフトの事前選択を促進する。さらに、これは、ｉｉｉ）非常にコンパクトであり、軸方向にほとんど場所を取らない。ブレーキ溝２８１ｇ内への押し込み作用と自己倍力作用によって、これはｉｖ）強力である。単純な設計と、少数の部品によって、ｖ）費用効率が高くなる。最後に、作動していないとき、ブレーキパッド２６１は、くぼみ２６５ｒによって案内されるため、ｖｉ）動力損失が低い。従って、入力軸ブレーキ２６０は、本発明の範囲を満足する可能性を有する。

第１入力軸１２１の副変速機に作用する入力軸ブレーキ２６０は、本発明の重要な特徴としてみなすことができる。これは、多段パワーシフトの事前選択を可能にするが、中央同期ユニット２８０と一緒に、車両が停止しているとき、依然としてギヤの噛合いを促進する（最後に記載した機能も、図１の実施形態によって実施する）。

摩擦材料、例えば、有機、炭素基材、モリブデン若しくは青銅を、嵌め合い摩擦表面のいずれか、好ましくはブレーキパッド２６１の小さな接触面に被覆する。摩擦材料は、当業者には公知のように、複数の方法、例えば、接着、溶接、焼結及びプラズマ噴霧のいずれかによって、支持構造物に結合させることができる。

本発明について、ある程度具体的に説明してきた。しかし、当業者には明らかであるように、本発明の請求の範囲内で、複数の変更及び改変が可能である。例えば、主変速機２２０又は１２０は、特許文献４及び特許文献１６に記載されているように、レンジセクションと組み合わせることもできる。

主変速機２２０又は１２０に代わって、例えば、特許文献１に記載のように、その他いずれの副軸を有するデュアルクラッチトランスミッションを用いることもできる。例えば、特許文献１７又は特許文献１８に記載のように、摩擦クラッチのその他の設計及び配置も可能である。３つ以上の摩擦クラッチ（例えば、特許文献１９又は特許文献２０参照）を含むこともできる。１つ以上の摩擦クラッチを備えるパワーシフトトランスミッションを、マルチクラッチトランスミッションと呼ぶ。

以上説明してきた本発明の範囲には含まれないが、提案される別の解決策は、中央同期ユニット内の両装置を両方同時に作動させることである。中央同期ユニットの複雑さ、大きさ及びコストが増大する以外に、これは、極めて高い熱負荷をその摩擦面にもたらすことになる。

Claims (8)

1. 少なくとも１つの原動機を備える自動車のマルチクラッチトランスミッション（１００、２００）であって、
   前記マルチクラッチトランスミッションは、前記原動機に駆動可能に接続された摩擦クラッチ（１１３、１１４）と、出力軸（１７１）と、前記摩擦クラッチに接続された入力軸（１２１、１２２）、前記入力軸の少なくとも１つに平行な副軸（１２３、２２３）、歯車（１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１９１、１９２、１９３）及びツースクラッチ（１４０、１４１、１４２、１４８、１４９）を備える主変速機（２２０）とを含み、
   前記摩擦クラッチの第１クラッチ（１１３）と前記ツースクラッチの第１サブセットが、前記原動機と前記出力軸との間の第１ギヤセットに動力を伝達させるために、選択的に噛合うように設計されており、また、前記摩擦クラッチの第２クラッチ（１１４）と前記ツースクラッチの第２サブセットが、前記原動機と前記出力軸との間の第２ギヤセットに動力を伝達させるために、選択的に噛合うように設計されており、
   前記主変速機が、前記第２ギヤセットの１ギヤに動力を伝達して、前記第１摩擦クラッチを切り離すと共に、事前選択された前記第１ギヤセットの１ギヤを有し、事前選択された前記第１ギヤセットの別のギヤを有するように変更するように設計されており、
   前記マルチクラッチトランスミッションが、前記原動機と前記出力軸との間の動力伝達を切断することなく、前記第２ギヤセットの１ギヤから、前記第１ギヤセットの事前選択された１ギヤにシフトできるように設計されており、
   軸ブレーキユニット（１６０、２６０）が、前記入力軸の１つ（１２１、１２２）の回転速度を下げる傾向があるトルクを及ぼすために、選択的に作動状態となるように設計され、中央同期ユニット（１８０、２８０）が、前記入力軸の第１軸（１２１）を前記入力軸の第２軸（１２２）より速く、又は遅く回転させるために、選択的に作動状態となるように設計されているマルチクラッチトランスミッションであって、
   前記軸ブレーキユニット及び前記中央同期ユニットが、前記出力軸が回転していないとき、ツースクラッチの噛合わせの前に、前記主変速機における回転部品の速度を下げるために、同時に作動状態になるようにさらに設計されていることを特徴とする、マルチクラッチトランスミッション。
2. 前記軸ブレーキユニットが、前記副軸（１２３）と前記入力軸の１つ（１２２）とを、前記歯車の２つ（１３１、１３０）によって制動するように設計された副軸ブレーキユニット（１６０）であり、前記歯車の一方は、前記副軸に回転可能に取り付けられ、また前記歯車の他方は、前記入力軸の１つに回転可能に取り付けられており、前記２つの歯車は噛合うことを特徴とする、請求項１に記載のマルチクラッチトランスミッション。
3. 前記軸ブレーキユニットが、入力軸ブレーキユニット（２６０）であり、前記入力軸ブレーキユニットは、前記入力軸に回転可能に取り付けられた、又は前記入力軸と一体化した第１要素（２８１）と、マルチクラッチトランスミッションハウジング（１０２）に取り付けられた、又は前記ハウジングと一体化した第２要素（２６１）との相互作用を制動することにより、前記入力軸の１つ（１２１）を直接制動するように設計されていることを特徴とする、請求項１に記載のマルチクラッチトランスミッション。
4. 前記入力軸ブレーキユニット（２６０）が、多段パワーシフトを実施するときに用いられるように設計されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチクラッチトランスミッション。
5. 前記主変速機が、前記第２ギヤセットの１ギヤであるローギヤ（１３１、１３６、１３７）から、前記入力軸（１２１）の前記第１ギヤセットの１ギヤである、より高速のギヤへの前記多段パワーシフトを実施するように設計され、前記入力軸ブレーキは制動を実施するように設計され、
   前記高速のギヤを噛合わせることができるように、前記入力軸ブレーキ（２６０）が、前記入力軸（１２１）の回転速度を、前記第１ギヤセットの事前選択されるギヤに対応するレベルに下げるように設計されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のマルチクラッチトランスミッション。
6. 前記入力軸ブレーキ（２６０）が、前記入力軸（１２１）の回転速度を前記主軸（１２４）の回転速度まで下げるように設計されており、その際、前記入力軸（１２１）は、前記第１ギヤセットにおける前記ツースクラッチの１つ（１４０）によって前記主軸（１２４）に駆動可能に直接接続するように配置されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のマルチクラッチトランスミッション。
7. 前記第１要素が、入力軸同期歯車であり、また、前記第２要素が、ブレーキパッドであることを特徴とする、請求項３乃至６のいずれかに記載のマルチクラッチトランスミッション。
8. 前記マルチクラッチトランスミッションが、デュアルクラッチトランスミッションであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のマルチクラッチトランスミッション。

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